基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法研究

为研究岩质边坡岩体参数变化时的稳定性,提出一种基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法。首先,针对边坡工程中广泛存在的隐式极限状态函数可靠性问题,定义极限状态函数为滑体极限状态下抗滑力与下滑力的差值,考虑黏聚力及内摩擦角作为随机变量并且服从独立正态分布,求出极限状态方程中随机变量的偏导数;然后,根据改进一次二阶矩法编写了求解边坡失稳概率和可靠指标的计算程序;最后,通过算例验证了所提方法的适用性。某库岸边坡可靠性分析结果表明,该方法具有计算流程简单、便于开展、节省机时、计算精度高的优点。

基于BP神经网络和一次二阶矩法的结构可靠度分析

工程结构的功能函数大多为隐式表达式,使得以功能函数的显式表达式为基础的可靠度计算方法难以应用。为此,基于BP神经网络法和一次二阶矩法,根据结构随机变量的统计特性进行随机抽样获取有限数量的样本点,计算出每组样本点下结构的响应值;然后,将其代入由结构响应容许值与实际响应值建立的功能函数中,得到每组样本点下结构的功能函数值;利用BP神经网络对功能函数进行拟合,得到其显式表达式之后,采用一次二阶矩法计算结构可靠度,提出了一种针对隐式功能函数的结构可靠度分析方法。本文方法可以将结构的隐式功能函数进行拟合,从而得到显式功能函数,并最终利用基于显式功能函数的可靠度算法来计算结构可靠度。算例分析表明,本文方法能正确计算结构的验算点和可靠指标,具有较高的计算精度,为功能函数无法显式表达的结构可靠度分析提供了一种可行的方法。

基于二次二阶矩法的三角挂篮可靠度分析

为保证桥梁结构的安全施工,评估桥梁工程中常用的施工机械三角挂篮的安全水平极为重要。鉴于此,本文以某桥梁工程中三角挂篮为例,结合二次二阶矩法对三角挂篮主桁结构开展了可靠度分析。分析结果表明:三角挂篮前斜杆可靠指标最低,其可靠指标β=4.233,前弦杆的可靠指标最高,其可靠指标β=5.602,建议采用前斜杆可靠指标来衡量三角挂篮可靠度水平,同时在保证安全的前提下对前弦杆进行截面优化;此外,参考《公路工程结构可靠度统一标准》(GB T50283—1999),算例中三角挂篮β=4.233>3.7,能较好满足规范要求的目标可靠度水平,具有一定的施工安全储备。

汽车零件可靠性设计的二阶矩法

本文提出的汽车零件可靠性设计的二阶矩法是一种实用方法。应用二阶矩法,依据随机变量的一阶和二阶函数,可以衡量汽车零件的可靠性;依据随机变量的概率分布,可以确定汽车零件的可靠度。

“积分-一次二阶矩法”在广西澄碧河水库漫坝风险分析中的应用研究

本文运用漫坝风险分析理论,在综合考虑洪水、风浪、库容、泄水能力等方面不确定性的基础上,建立土坝对抗洪水与风浪共同作用的漫坝风险模型,提出用"积分-一次二阶矩法"计算漫坝风险,并详细探讨水库土坝漫坝风险标准问题。将该方法运用于广西澄碧河水库,计算结果表明:在保证水库漫坝风险在标准值5.0×10-6范围内,可将水库的汛限水位提高0.40m,使水库多蓄水1600万m3,水库多年平均年发电和供水等综合效益将增加100万元左右。

基于随机有限元—一次二阶矩法的汽轮机叶片可靠度计算

针对汽轮机叶片在工作中诸多参数的不确定性,通过建立叶片的力学模型,将随机有限元和一次二阶矩法相结合,对其进行了可靠度计算,并将随机有限元法的计算结果与解析法和 Monte Carlo 法进行了比较,证明了随机有限元法的正确性。对叶片的可靠度分析表明:当不能用解析法得到载荷响应,且载荷响应的概率密度函数无法得到时,采用随机有限元— 一次二阶矩法对结构进行可靠性分析是一种便捷方法。

隧道衬砌结构可靠度分析的二次二阶矩法

隧道衬砌多为曲墙式,且所受荷载复杂,不易用解析的方法求得衬砌各个截面的荷载效应,一般情况下都要用数值法求解。在隧道衬砌结构可靠度分析中,常用较为简单的一次二阶矩法,并结合随机有限元法进行分析,但精度较低。虽然有很多高精度的结构可靠度分析方法,但大多太复杂或计算时间长,不适用于隧道结构的可靠度计算。经过对算法的比较分析,提出一种简单、实用的二次二阶矩法,与随机有限元法相结合,进行隧道衬砌结构的可靠度分析,并给出了具体步骤和算例,结果表明该法具有较高的精度。

模糊可靠性分析一次二阶矩法

文章给出了连续模糊变量变换为当量连续随机变量时其当量概率密度函数的一般表达式,并推出了具有线性隶属函数和正态型隶属函数2种常用模糊变量时当量概率密度函数的具体表达式,得出了2种常用模糊变量的当量均值和当量标准差,从而首次用传统可靠性理论中的一次二阶矩法分析复杂情况下的模糊可靠性;算例表明采用文中方法既可容易地分析模糊可靠性,又能较直观地用可靠性指数度量模糊可靠性。

模糊可靠性分析改进的一次二阶矩法

给出了模糊变量变换为当量随机变量时,其当量概率密度函数、当量均值和当量标准差的一般表达式,得到了采用几种常用隶属函数模糊变量的当量均值和当量标准差的具体计算式.根据极限状态方程,用传统可靠性理论中改进的一次二阶矩法计算复杂情况下的模糊可靠性,获得了衡量模糊可靠性的可靠性指数.算例验证了方法的有效性和实用性.

一次二阶矩法及其在边坡可靠性分析中的应用

以极限平衡理论和传统的安全系数方法为基础,运用一次二阶矩法建立边坡可靠性分析的极限状态功能函数,对边坡的稳定性进行了可靠性分析,探讨了随机土性变量内聚力、内摩擦角和容重的均值及其变异系数对其可靠指标的影响。结果表明,内摩擦角的变异性对可靠指标的影响大于内聚力变异性的影响,可靠指标对内摩擦角的变化更为敏感,变量之间的相关性对可靠指标的影响很小。在岩土工程中,岩土介质的变异性很大,因而采用定值安全系数与可靠指标结合进行边坡稳定性评价的方法将更为准确合理。

基于二阶矩法的内压圆柱壳可靠性设计

利用二阶矩法推导出内压圆柱壳基于弹性失效设计准则的中径公式、Mises公式和全塑性失效设计准则的Mises公式的可靠性系数的表达式,然后将其应用于一算例当中,比较内压圆柱壳的常规设计与可靠性设计.结果表明:利用同一失效准则的同一强度理论,内压圆柱壳的可靠性设计要比常规设计经济,且厚壁柱壳的经济性越发明显.基于二阶矩法的内压柱壳的可靠性设计准则的选择为:当计算压力较低时,选择基于中径公式推导出的可靠性系数表达式;当计算压力较高时,选择基于全塑性失效设计准则的Mises公式推导出的可靠性系数表达式.

基于二阶矩法的钢筋混凝土连续梁可靠度分析

根据结构可靠性理论,运用应力-强度干涉模型,考虑随机参数服从正态分布情况下的影响,构建连续梁在强度失效模式下的可靠性模型,应用二阶矩法通过数值分析计算结构的可靠指标,得出了结构的可靠度。为使所建立的模型符合钢筋混凝土结构的具体受力特点,荷载效应计算中考虑了钢筋混凝土结构的内力重分布,承载能力计算中参考了《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)给出的近似计算公式,得到了多维非线性的极限状态方程。通过实例对模型和可靠度方法进行了验证,计算分析表明,本文所建立的可靠性模型揭示了钢筋混凝土连续梁在各种随机因素作用下强度失效的规律,为钢筋混凝土连续梁的可靠性分析提供了依据。此外,本文提供的构件可靠度计算思路也可为其他各类钢筋混凝土构件的可靠度分析提供参考。

一种基于改进一次二阶矩法的混合可靠性分析方法

提出了一种基于改进一次二阶矩法的混合可靠性分析方法,对于具有一定非线性程度的功能函数、变量存在不确定情况时有良好的收敛性和较高的计算效率.该方法在改进一次二阶矩法的基础上引入参数的不确定性和区间变量,得到了一种概率-区间混合不确定模型,基于此进行结构可靠性分析,并研究了参数不确定度和可靠指标之间的关系、区间变量对应的可靠指标边界取值问题.两个测试函数和一个工程实例验证了该方法的有效性.

蒙特卡罗法和一次二阶矩法在压力容器疲劳分析中的应用

通过分析影响裂纹扩展寿命的多个随机因素,使用疲劳寿命模型,讨论了裂纹尺寸的计算方法。考虑压力容器所承受载荷、材料断裂韧性、裂纹尺寸等参数,使用一次二阶矩方法和Monte Carlo法计算,得出了在一定可靠度下的疲劳裂纹扩展寿命,并计算了在一定使用寿命时结构的失效概率。比较了不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。算例表明,它在疲劳寿命的可靠性估计中的应用及其工程意义。为工程界进行含裂纹结构的概率损伤容限评估提供一定的理论依据。

年径流频率分析的一次二阶矩法及其应用

针对流量资料极短时传统年径流频率分析方法——适线法不再适用的问题,分析了基于水文过程,由影响径流形成的因子推求年径流频率的一次二阶矩法的可行性,并讨论其在无流量资料流域应用中所存在的问题与解决方法。以江西省20个流域为研究对象,采用无参数Schreiber方程与单参数Fu-Zhang方程的水量平衡式作为年降雨—径流模型,结果表明:(1)一次二阶矩法的分析结果与实测年径流的经验频率较为吻合;(2)无流量资料流域中,忽略土壤含水量年间变化的作用,Fu-Zhang模型的分析结果比Schreiber模型好;(3)无流量资料流域中,FuZhang模型中的参数ω可采用反距离权重法估计。

部分二次二阶矩法在公路边坡可靠度分析中的应用

为研究边坡结构可靠性,利用随机摄动理论和精度较高的部分二次二阶矩法(PSOSM),考虑边坡结构上主要随机变量(如土性参数粘聚力c、摩擦系数f和重度γ等)对结构可靠性的影响,研究了各随机变量在相互独立和相关的情况下对公路边坡结构可靠性的影响,并计算了结构的可靠指标β和β对这些随机因素的敏感度。结果表明:当随机变量围绕各自均值向正、负方向波动时,边坡可靠指标β对c正负方向变化的敏感性相同,而β对f和γ负方向变化的敏感性更大,说明f和γ围绕各自均值由减小方向变化时,对结构可靠性影响更大。另外,在考虑参数间互相独立和相关两种情况下,同一随机参数对结构可靠指标β具有不同的影响结果。说明参数随机性在公路边坡结构可靠性分析中是不容忽视的。

基于改进一次二阶矩法的桥梁颤振可靠性评价

随着以悬索桥和斜拉桥为代表的大跨度柔性桥梁的发展,由风与桥梁的相互作用而引起桥梁颤振稳定问题倍受关注,而在各种随机因素作用下的桥梁颤振可靠性评价也受到了人们的重视。在对传统的一次二阶矩可靠度计算方法改进的基础上,对国内14座大跨度桥梁进行了颤振可靠性评价。通过与Monte Carlo数值模拟结果的对比表明,所提出的改进一次二阶矩方法能够有效提高小失效概率条件下的可靠度计算精度。

基于一次二阶矩法渡槽系统模糊可靠度分析

为了更合理地评价钢筋混凝土渡槽结构在正常使用极限状态下的安全可靠性,针对在役钢筋混凝土渡槽结构,考虑影响其结构稳定性因素的随机性及模糊性,基于一次二阶矩法建立了渡槽结构底板与侧墙抗裂随机模糊可靠度模型,编制了相应的程序,并利用PNET法针对某工程实例进行了系统模糊可靠度分析。结果表明:在相同条件下,中心点法和验算点法可靠性指标计算结果与建立的模糊可靠度方法基本一致,验证了模糊可靠度方法的正确性;在不同条件下,渡槽系统可靠性指标随着考虑相关变量因素的增多而减小,这与实际情况相符,即考虑变量的随机性与模糊性更接近于结构真实情况,所得解更为合理;传统可靠度计算方法所得抗裂能力可靠性指标结果偏大,高估了渡槽结构整体的可靠性,采用传统方法得到的极限状态设计值偏于不安全,实际工程中应考虑影响因素的随机模糊性。

一次二阶矩法在工程应用中的改进

本文从可靠指标β的几何意义入手，探讨了一次二阶矩法的改进途径，提出了具有普遍适用意义的计算公式和步骤。分析计算表明了改进方法的可靠性和精确性。

基于改进一次二阶矩法的可靠度理论在高填方边坡加固中的应用

高填方边坡的坡体不确定性使其安全稳定的影响因素变得复杂,单一的安全系数验算并不能保证其稳定,综合可靠度分析可为其稳定安全提供依据。基于改进一次二阶矩法,建立了锚定板挡土墙的系统可靠度分析模型,根据锚定板的破坏模式,给出锚定板体系的功能函数,得到了不同破坏模式下的可靠度指标和失效概率。利用MATLAB软件对某高填方边坡锚定板挡土墙加固前后进行算例分析,考虑参数的变异性,分析参数在不同变异系数下对系统可靠度指标的影响和土体参数的敏感性。结果显示,加固前后安全系数相近但可靠度指标有很大提高;填土内摩擦角φ对可靠度的影响最显著,即敏感性最高。